Künstliche Intelligenz, Maschinelles Lernen oder Robotik – das sind nicht nur die Zutaten eines packenden Science-Fiction-Thrillers, sondern auch innovative Forschungsfelder, die den technologischen Fortschritt vorantreiben. Um den Weg für Forschende zu ebnen und die Zusammenarbeit mit Forschungseinrichtungen auszubauen, hat Amazon im Jahr 2015 den Amazon Research Award (ARA) ins Leben gerufen. Der Preis stellt nicht-zweckgebundene Mittel und AWS Promotional Credits für akademische Forscher:innen bereit, die in diesen und zahlreichen anderen Bereichen forschen.
Für 2020 ging eine Rekordzahl an Bewerbungen ein. Die insgesamt 100 Preisträger repräsentieren 59 Universitäten aus 13 Ländern, die Zahl der Auszeichnungen wurde im Vergleich zum Vorjahr fast verdoppelt. Unter den geförderten Projekten befinden sich auch mehrere Gewinner aus Deutschland, Österreich und der Schweiz, von denen uns drei ihre Projekte vorgestellt haben.
Eric Bodden, Universität Paderborn, Automated Reasoning
Hackerangriffe, beispielsweise in Form von Erpressungs-Trojanern, stellen eine zunehmend ernste Bedrohung für Wirtschaft und Gesellschaft dar. Jeder Hackerangriff wird letztendlich ermöglicht durch die Ausnutzung von Sicherheitslücken im Programmcode einer Softwareanwendung. Um solche Lücken frühzeitig und automatisiert aufzufinden und entfernen zu können, gibt es die sogenannte statische Codeanalyse. Während dieses Verfahren für eine Bandbreite von Anwendungen schon sehr zuverlässige Ergebnisse liefert, ist es aktuell noch sehr schwierig, Webanwendungen in der Programmiersprache „Java“ damit zu überprüfen.
Prof. Eric Bodden konnte in seiner Forschung zeigen, dass Codeanalysen den meisten Programmcode bei Java-Anwendungen komplett übersehen, also gar nicht erst analysieren. Das von Amazon geförderte Projekt „HybridCG – Dynamically-enriched Call-Graph Generation of Java Enterprise Applications“ hat zum Ziel, Methoden zu erforschen und zu erproben, die die umfängliche statische Sicherheitsanalyse solcher Applikationen ermöglichen. Das Projekt soll einen Grundstein legen, um Softwareschwachstellen in Java-Webapplikationen und damit erfolgreiche Angriffe auf diese Klasse von Systemen vorzeitig zu verhindern.
Prof. Eric Bodden gehört zu den führenden Experten im Bereich des sicheren Software Engineerings. Er ist unter anderem als Leiter für diesen Bereich an der Universität Paderborn tätig und freut sich über die Förderung: „Java-Webapplikationen nehmen in der gesamten IT-Branche einen hohen Stellenwert ein. Umso mehr freut es mich, dass wir mit der Förderung durch Amazon mehr Sicherheit werden schaffen können für einen so breiten Anwendungskontext!”
Laura Kovacs, TU Wien, Automated Reasoning
Prof. Laura Kovacs ist Informatikerin am Institut für Logic and Computation der TU Wien, wo sie logische Methoden entwickelt, die Computersysteme sicherer machen sollen.
Die Nachfrage nach Methoden, mit denen man Softwarefehler frühzeitig erkennen kann, wächst ständig. Denn bei der Komplexität moderner Software reicht das menschliche Auge schon längst nicht mehr aus. Bestes Beispiel hierfür sind medial bekannt gewordene Fälle wie etwa ein Fehler im Rechenzentrum einer deutschen Universität, durch den 48.000 Mitarbeiter:innen und Student:innen fälschlicherweise „entlassen“ wurden.
Um solche Vorfälle zu vermeiden, braucht es automatisierte Methoden, die auf das Aufspüren von Fehlern ausgerichtet sind. Quasi Computersysteme, die Computersysteme überprüfen. Prof. Kovacs arbeitet zusammen mit ihrem Team an ausgeklügelten Techniken, die sie aus dem Forschungsgebiet der mathematischen Logik herausentwickelt haben. Mit mathematischer Präzision kann so bewiesen werden, dass die Software die gewünschten Anforderungen erfüllt – und zwar immer, in jedem logisch möglichen Kontext.
„Mein Team arbeitet bereits seit einigen Jahren mit Amazon zusammen“, sagt Laura Kovacs. „Daher freut mich der Preis umso mehr: Er festigt unsere Zusammenarbeit und ist gleichzeitig eine Anerkennung für die führende Rolle meiner Forschungsgruppe und der TU Wien im Bereich Automated Reasoning.“
Roland Siegwart, ETH Zürich, Robotics
Prof. Roland Siegwart leitet das „Autonomous Systems Lab“ (ASL) am Institut für Robotik und Intelligente Systeme (IRIS) der ETH Zürich. Zusammen mit seinem Team widmet er sich der Entwicklung von Robotern und intelligenten Systemen, die in der Lage sind, in komplexen und vielfältigen Umgebungen selbstständig zu operieren.
Prof. Siegwart hat sich dabei auf hybride unbemannte Luftfahrzeuge – sogenannte "hybrid-UAVs" – konzentriert, die die vertikalen Flugeigenschaften von Drehflüglern mit der Effizienz und Geschwindigkeit von Starrflüglern kombinieren – sozusagen das Beste aus beiden Welten von Flugzeug und Helikopter-ähnlichen Luftfahrzeugen. Diese „hybrid-UAVs“ bieten durch die Kombination bei vielen Anwendungen – vor allem Transport und Zustellung von Waren – enorme Vorteile. Eine Herausforderung hybrider UAVs besteht aktuell allerdings noch in der Modellierung der Aerodynamik, welche eine Voraussetzung für die genaue Flugsteuerung darstellt. Vor allem im Wechsel zwischen dem Schwebe- und Reiseflug ist es aufgrund von Modellfehlern oftmals schwierig, den Flugverlauf zu kontrollieren und beispielsweise genau zu regeln, wie hoch oder niedrig die Nase des Flugzeugs steht. Zusätzlich erschwert wird die Steuerung der Flugobjekte zum Beispiel durch das Anbringen eines Pakets, weil das die Aerodynamik des Luftfahrzeugs verändert.
„Ziel unseres geförderten Forschungsprojekts ist es, diese Hürden zu überwinden und hybride UAVs in die Lage zu versetzen, sich sicher selbst zu (re-)kalibrieren, in dem das Modell während des Flugs angepasst wird. Mein Team und ich möchten dadurch die Fähigkeiten und Leistung von hybriden und unbemannten Luftfahrzeugen weiter verbessern und das enorme Potenzial von sicherem, dynamischem Modellernen für autonome Fahrzeuge demonstrieren.“
